Парадокс планктону

Планктон (грец. πλανκτον — блукаючий) — сукупність дрібних організмів, що живуть у товщі води у завислому стані та не можуть активно протистояти перенесенню течією.

Одна з найбільших таємниць у біології пов'язана з одними із найменших організмів - одноклітинним океанічним планктоном.
Чому існує настільки багато його різних видів?
Вітаємо на "Хвилині Землі".
У більшості випадків, коли схожі види живуть в одному й тому ж місці, і конкурують за одні й ті ж ресурси, то лише один вид досягає успіху, а інші або вимирають, або ж змушені шукати іншу екологічну нішу.
У Каліфорнії, наприклад, коли майже ідентичні рослини, відомі як мадія і сильфія, починають рости на одному кам’янистому схилі пагорба, то сильфія захоплює всю доступну площу, витісняючи мадію.
А на північному сході Америки різні види птахів, які колись конкурували за одні й ті ж ресурси в одних і тих самих ялинах, тепер вже не конкурують.
Пісняр-лісовик рудощокий домінує на багатих поживою верхівках дерев, тоді як іншим видам піснярових доводиться шукати їжу в нижче розташованих частинах ялин.
У цих ситуаціях навіть крихітна різниця, як-от трохи швидший розвиток на бідному ґрунті, надає сильфії невелику перевагу знову і знову.
Цього достатньо, щоб один вид витіснив інший.
Такі природні "нокаути" математично обґрунтовані.
У нас є рівняння, які моделюють конкурентну боротьбу між подібними видами.
І майже в кожному випадку моделювання показують, що в підсумку лишиться один переможець, який отримає все.
З часом один вид використовуватиме свою невелику перевагу знову і знову, доки зрештою не стане переможцем.
Планктон, схоже, також повинен слідувати правилу «переможець отримує все».
Адже більшість видів планктону конкурують за ті самі ресурси в приповерхневому шарі океану.
Тож один вид повинен стати домінуючим, а інші повинні зникнути.
Так?
Насправді ж тисячі дуже схожих видів планктону, здавалося б, співіснують у відносній гармонії.
Але як таке може бути?
Одне з можливих пояснень полягає в тому, що самі моделі неправильні - принаймні для планктону - тому що вони не враховують непередбачувані умови, в яких живе планктон.
Вітер і хвилі здатні забезпечити перемішування води, - достатньо регулярне перемішування, - щоб жоден вид планктону не мав достатньо часу аби скористатися будь-якою крихітною перевагою, і здобути перемогу над своїми конкурентами.
Можливо, кожне таке перемішування просто ставить усіх конкурентів у майже однакові умови.
Так само як на цьому кам’янистому схилі мадія і сильфія лиш почали рости.
Друге можливе пояснення полягає в тому, що моделі правильні, але ми використовуємо їх неправильно.
Коли вчені відбирають планктон з океану, то часто використовують так звану планктонну сіть - своєрідну "лійку" з нейлонової сітки, з'єднану з отвором пляшки.
Тягнучи це пристосування крізь воду, вчені можуть відбирати окремі зразки різних мікросередовищ з дуже малою товщиною, кожне з яких має трохи інше поєднання ресурсів.
І хоча здається, що кілька видів планктону мирно співіснують, ми насправді бачимо перемішане зібрання видів, які дійсно домінують у своїх власних крихітних, достатньо різних мікросередовищах.
Це ніби ми порахували всіх птахів на ялині й сказали: «Ці дерева є спільними для багатьох подібних видів піснярових», не усвідомлюючи, що різні види птахів спеціалізуються на різних частинах дерева.
Проте останнім часом багато дослідників схиляються до третього пояснення: модель правильна, але іноді видає дивні результати.
Виявляється, що коли ви моделюєте п’ять або більше видів, що конкурують за щонайменше три ресурси, то вся система іноді може входити в хаотичний цикл, коли жоден очевидний переможець ніколи не з'являється.
Щось схоже відбувається в певних групах кажанів, які мешкають у печерах.
Можливо, співіснування тисяч видів планктону також є результатом цього хаосу.
Одне лиш можна сказати впевнено: наскільки б багато ми не знали про світ, для глибокого вивчення його мешканців - навіть таких, здавалося б, простих, як крихітні морські організми - нам потрібно дослідити іще так багато...